JPS607189A - クロスフロ−型レ−ザ装置のモ−ドパタ−ン修正方法およびクロスフロ−型レ−ザ装置 - Google Patents

クロスフロ−型レ−ザ装置のモ−ドパタ−ン修正方法およびクロスフロ−型レ−ザ装置

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Publication number
JPS607189A
JPS607189A JP11378583A JP11378583A JPS607189A JP S607189 A JPS607189 A JP S607189A JP 11378583 A JP11378583 A JP 11378583A JP 11378583 A JP11378583 A JP 11378583A JP S607189 A JPS607189 A JP S607189A
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JP
Japan
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laser
medium
excitation
rade
flow
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Pending
Application number
JP11378583A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazu Mizoguchi
計 溝口
Koichi Goto
後藤 幸一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS607189A publication Critical patent/JPS607189A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/07Construction or shape of active medium consisting of a plurality of parts, e.g. segments
    • H01S3/073Gas lasers comprising separate discharge sections in one cavity, e.g. hybrid lasers
    • H01S3/076Folded-path lasers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーデの発振方向とレーデ媒質の循環方向とが
直交するクロスフロー型レーデ装置のモード・ぐターン
修正方法およびクロスフロー型レーデ装置に関する。
従来、この種のクロスフロー型レーデ装置としては、第
1図に示すものがある。このクロスフロー型レーザ装置
は、気密性の高い真空容器1、プロペラファン2、がイ
ドダクト3およびラジエタ4等から構成されている。レ
ーザ媒質はファン2によって矢印で示す循環経路内を循
環し得るようになっている。なお、第1図においては図
示の都合上循環経路は2次元的に示されているが、放電
電極5が設けられている放電部においては、レーザ媒質
が紙面の裏側から表側に向って流れるように循環経路は
形成されている。
放電部では連続的に供給されるレーデ媒雀を放電電極5
間の放電によって連、続的に励起し、放電部に反転分布
領域を作り出し、この反転分布領域に蓄わえられたエネ
ルギは流れに対し直角方向に配設されたフロントミラー
6、リヤミラー7からなる光共振器によシレーザ光りと
して取り出される。
一方、放電部を通過して温度が上昇したレーデ媒質は、
ラゾエタ4を介して冷却され、再びファン2の入口に戻
る。
かかる従来のクロスフロー型レーザ装置は、第2図に示
すようにレーザ媒質の流れの方向がレーザの発振方向と
直交するため、レーデ媒質の上流側と下流側の間で、励
起されたレーザ媒質の分布が第3図に示すように非対称
となる。
したがって、レーザ光りに垂直な断面での光の強度分布
(モードパターン)も非対称となっていた。なお、モー
ドパターンが非対称なレーデ光は、レンズ等を用いて絞
ることができず、レーザ光を切断、穿孔等に応用する際
に問題となる。
また、第1図に示すクロスフロー型レーザ装置は、真空
容器1内にファン2、〃イドダクト3、ラジェター4等
を単体で組み込んで循環経路を形成しているため、循環
経路におけるレーザ媒質の膨張、収縮箇所、コーナーな
どが多く、ここでのレーデ媒質の圧力損失も大きくなっ
ていた。したがってファン2は大出力、大型化し、ラゾ
エタ4も大型化せざるを得す、その結果、レーデ全体で
の効率の低下を招いていた。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その第1の
目的は、レーデ光のモードパターンの非対称性を解消す
るようにしたクロスフロー型レーザ装置のモードパター
ン修正方法を提供するととKある。
また、第2の目的は、レーザ光のモードパターンの非対
称性を解消するとともに、装置の小型化、高効率化を図
ったクロスフロー型レーザ装置を提供することにある。
この発明によれば、真空容器内でレーザ媒質を循環させ
る駆動装置と、前記レーザ媒質が循環する循環経路内で
放電する放電電極と、前記レーザ媒質を冷却する冷却手
段とからなるレーザ励起ユニットを複数準備し、各レー
ザ励起ユニット間に折シ返しミラーを配設して前記複数
のレーデ励起ユニットを光学的に接続する際に、各レー
デ励起ユニットの励起部におけるレーデ媒質の流れの方
向および前記折シ返しミラーによるビームの折り返し方
向に基づいて前記複数のレーザ励起ユニットを適宜配列
して光学的に接続し、レーザ媒質の流れにともなうビー
ムの強度分布の非対称性を補償するようにしている。
また、この発明によれば、真空容器として円筒型のもの
を用い、この容器内に該容器内壁とガイ(5) ドダクトとによってレーザ媒質の循環経路を形成し、前
記容器内壁の一部を後ケーシングとし、がイドダクトの
一部を前ケーシングとする軸方向の長さが前記円筒型真
空容器の長手方向の長さとほぼ同一の貫流ファンと、前
記循環経路内で放電する放電電極と、前記レーザ媒質を
冷却する冷却手段とからなるレーデ励起ユニットを、前
記循環経路内に等間隔で複数配設し、各レーザ励起ユニ
ット間に折り返しミラーを配設して前記複数のレーザ励
起ユニットを光学的に接続し、各レーデ励起ユニットに
おいて励起されたレーザ媒質の非対称性を実効的に相殺
するようにしている。
以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明に係るクロスフロー型レーデ装置のモート
ノリーン修正方法を原理的に説明する。
レーザ光のモードパターンの非対称性を補償する場合、
そのモードパターン\とは全く極性が異な□るモード・
母ターンのレーデ光を重畳し、互いにその非対称性を相
殺するようにすればよいことが考(6) えられる。
すなわち、第4図(、)に示すように、モードパターン
alとa2 とのレーザ光を加算することにより実効的
に空間的均一なモード・ぐターンAのレーザ光を得るこ
とができる。なお、a2はa!を180°回転したもの
である。同様に、第4図(b)に示すように、モードパ
ターンl)I r b2およびb3のレーデ光を加算す
ることにより更に均一性に優れたモードパターンBのレ
ーデ光を得ることができる。なお、b2はblを120
°回転したものであり、b3はb2を120°回転した
ものである。
第5図は本発明方法を適用したレーザ装置の概略構成図
である。この装置は、レーザ励起ユニット10および1
1と、フロントミラー12と、リアミラー13と、折り
返しミラー14およヒ15とから構成されている。
レーザ励起ユニット10および11は、それぞれ独自に
ユニット内でレーザ媒質を循環させるための駆動装置と
、レーザ媒質が循環する伽猿経路内で放電する放電電極
と、レーザ媒質を冷却する冷却手段とを有している(第
1図参照)。なお、レーザ励起ユニッ)10および11
の励起部におけるレーザ媒質の流れの方向はそれぞれ矢
印X方向および矢印X方向である。ところで、前述した
ように励起されたレーザ媒質の分布は、第3図に示すよ
うにレーデ媒質の上流側と下流側の間で非対称であり、
エネルギ損失を少なくするように上記各種ミラーを配設
すると、レーザ光の強度のピークは若干下流側にずれる
。すなわち、レーザ励起ユニット10のみで発振させた
場合には、そのビームモードは第4図(、)のa4のよ
うになる。一方、レーデ励起ユニット11のみで発振さ
せた場合には、そのビームモードは第4図(a)のa2
のようになる。
第5図のレーザ装置は、レーデ励起ユニット10と11
とが折り返しミラー14および15によって光学的に接
続され、励起されるレーザ媒質の分布が、フロントミラ
ー12と折り返しミラー14の間と折多返しミラー15
とリアミラー13との間で180°異なるように光共振
器を構成しているため、この光共振器内でレーデ媒質の
分布の非対称性を補償し、その結果強度分布が対称なレ
ーザ光を発振することができる。
第6図は本発明方法を適用したレーザ装置の他の実施例
を示した概略構成図である。この場合、レーデ励起ユニ
ット20および21ば、各励起部におけるレーデ媒質の
流れの方向が同一(矢印X方→になるように配列されて
いる。この装置は、リアミラー23と折シ返しミラー2
5との間(またはフロントミラー22と折9返しミラー
24との間)で励起されるレーデ光のビームモードを、
折り返しミラー25および24によって反転するだめ、
ビームモードの非対称性を補償したレーデ光を発振する
ことができる。
なお、レーザ励起ユニットの数は上記実施例に限らず所
望の数だけ用いるようにしてもよいが、少なくとも各レ
ーザ励起ユニットの励起部におけるレーザ媒質の流れの
方向および折り返しミラーによるビームの折シ返し方向
を考慮し、レーザ媒質の流れにともなうビームの強度分
布の非対称性(9) を補償するように各レーザ励起ユニットを適宜配列して
光学的に接続する必要がある。
第7図は本発明に係るクロスフロー型レーザ装置の一実
施例を7f<す構造図である。この装置は、真空容器と
して円筒型のものを用い、3つのレーザ励起ユニットを
等間隔で円筒内周囲に設けるようにしている。
円筒型真空容器30は、CO2,N2.Heの混合気体
であるレーザ媒質と外気とを遮断するとともに、その内
壁とガイドダクト40とによってレーザ媒質の円形の循
環経路を構成している。また、容器内壁部31,32.
および33はファン51 、52 。
および53の後ケーシングとして作用する。ガイドダク
ト40は、上記循環経路の構成要素であるとともに、フ
ァン51.52.および53の前縁、舌部となる前ケー
シング41,42.および43を形成している。
ファン51.52.および53はそれぞれ容器30の内
壁に沿って配設され、その軸方向の長さは円筒型真空容
器30の長手方向の長さとほぼ同(10) −である。そして、後ケーシング311前ケーシング4
1およびファン51は貫流ファンを構成している。同様
に、後ケーシング32、前ケーシング42、ファン52
および後ケーシング33、前ケーシング43、ファン5
3もそれぞれ貫流ファンを構成している。この3つの質
流ファンは、3つのレーデ励起ユニットのレーデ媒質を
循環させるための駆動装置として作用する。
一方、放電電極61,62.および63はそれぞれファ
ン51,52.および53の出口に、ラノエタ71,7
2.および73はそれぞれファン51.52.および5
3の人口に設けられている。
また、放電電極61の両端にはそれぞれリアミラー80
および折シ返しミラー90が配設され、放電電極62の
両端にはそれぞれ折シ返しミラー92および93が配設
され、放電電極630両端にはそれぞれ折り返しミラー
95およびフロントミラー81が配設されている。さら
に、放電電極61と62における光路は折9返しミラー
90゜91.92によって光学的に接続され、放電電極
62と63における光路は折り返しミラー93゜94.
95によって光学的に接続されている。すなわち、3つ
のレーデ励起ユニットの励起部を直 ゛列接続して光共
振器が構成されている。なお、第7図において、放電電
極61間を流れるレーデ媒質の流れの方向は、右60度
下方でおり、放電電極62間を流れるレーデ媒質の流れ
の方向は、右60度上方であり、放電電極63間を流れ
るレーデ媒質の流れの方向は左水平方向でおる。
さて、上記のようなレーデ媒質の流れの方向によシ、放
電電極61部で励起されるレーザ光のビームモードは第
4図(b)のb!のようKな)、放電電極62部で励起
されるレーザ光のビームモードは第4図(b)のb2の
ようになり、放電電極63部で励起されるレーデ光のビ
ームモードは第4図(b)のb3のようになる。
したがって、この光共振器から発振されるレーザ光のビ
ームモードは第4図(b)のBのようになシ対称性に優
れたものとなる。なお、それぞれ3つの折り返しミラー
90,91.92および93゜94.95によって光を
360度回転させているため、折り返しミラーによるビ
ームモードの方向性は変化せず、第4図(b)に示すよ
うにビームモードJ1b2およびb3を単純に重ね合わ
せたビームモードBとなる。
なお、上記実施例ではレーザ励起ユニットが3つの場合
について説明したが、レーザ励起ユニットの数は任意に
設定でき、また数が多ければ多いほどビームモードが全
方向にわたって対称となる。
以上説明したように本発明方法によれば、クロスフロー
型レーデ装置の非対称なレーザ光のモードパターンを対
称にがるように修正し、ビームの質の向上を図ることが
できる。また、本発明装置によれば、上記と同様にして
クロスフロー型であるにもかかわらず対称なモード・母
ターンのレーザ光を発振することができ、循環経路での
圧力損失が極めて小さいためファン動力が小さくて済み
、また装置全体の容量もノ」−型化することができる。
(13)
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のクロスフロー型レーデ装置を示す構成図
、第2図は第1図の励起部斜視図、第3図は励起部の上
流側と下流側の間における励起されたレーデ媒質の分布
図、第4図(、)および第4図(b)はそれぞれ本発明
を説明するために用いたレーザ光のビームモードの模式
図、第5図および第6図はそれぞれ本発明方法を適用し
たレーザ装置の概略構成図、第7図は本発明に係るクロ
スフロー型レーデ装置の一実施例を示す構造図である。 10.11,20.21・・・レーザ励起ユニット、1
2.22,81・・・フロントミラー、13,23゜8
0・・・リアミラー、14,15,24,25゜90.
91,92,93,94.95・・・折り返しミラー、
30・・・円筒型真空容器、40・・・ガイドダクト、
51,52,53・・・ファン、61.62゜63・・
・放電電極、71,72,73・・・ラジエタ。 (14) 第1図 第2図 1流 T−處

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)真空容器内でレーザ媒質を循環させる駆動装置と
    、前記レーザ媒質が循環する循環経路内で放電する放電
    電極と、前記レーデ媒質を冷却する冷却手段とからなる
    レーザ励起ユニットを複数準備し、各レーザ励起ユニッ
    ト間に折シ返しミラーを配設して前記複数のレーデ励起
    ユニットを光学的に接続する際に、各レーデ励起ユニッ
    トの励起部におけるレーデ媒質の流れの方向および前記
    折り返しミラーによるビームの折り返し方向に基づいて
    前記複数のレーザ励起ユニットを適宜配列して光学的に
    接続し、レーデ媒質の流れにともなうビームの強度分布
    の非対称性を補償することを特徴とするクロスフロー型
    レーザ装置のモード・ぐターン修正方法。
  2. (2) 円筒型真空容器内に該容器内壁とがイドダクト
    とによってレーザ媒質の循環経路を彬成し、前記容器内
    壁の一部を後ケーシングとし、がイドダクトの一部を前
    ケーシングとする軸方向の長さが前記円筒型真空容器の
    長手方向の長さとほぼ同一の貫流ファンと、前記循環経
    路内で放電する放電電極と、前記レーデ媒質を冷却する
    冷却手段とからなるレーザ励起ユニットを、帥記循禦経
    路内に等間隔で複数配設し、各レーデ励起ユニット間に
    折シ返しミラーを配設して前記複数のレーデ励起ユニッ
    トを光学的に接続してなるクロスフロー型レーデ装置。
JP11378583A 1983-06-24 1983-06-24 クロスフロ−型レ−ザ装置のモ−ドパタ−ン修正方法およびクロスフロ−型レ−ザ装置 Pending JPS607189A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01151282A (ja) * 1987-12-08 1989-06-14 Mitsubishi Electric Corp レーザ発振器
JPH01118468U (ja) * 1988-02-03 1989-08-10
EP0678768A2 (en) * 1994-04-22 1995-10-25 Canon Kabushiki Kaisha Projection exposure apparatus and microdevice manufacturing method

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